直升机是20世纪航空科技极具特色的创造之一,极大地拓展了飞行器的应用范围。
不过,不知道大家是否发现,我们见到的绝大多数直升机,都有两个螺旋桨,只是两个螺旋桨的位置分布不同。
一个水平旋翼和尾部一个小型垂直旋翼
一上一下绕同一轴线反向旋转的两个水平旋翼
一前一后反向旋转的两个水平旋翼
旋翼转轴分别向两侧,旋翼在机体上方交叉
一左一右反向旋转的两个相同旋翼
上面这些图片差不多涵盖了我们经常见到的直升机种类,造型千奇百怪,但都有一个共同点就是有两个旋翼。 有两个旋翼当然不是为了外观好看或者追求更大的升力,那么原因是什么呢?
以上面的单旋翼带尾桨直升机为例子,如果去掉它的尾桨,只留下水平旋翼,直升机还是可以升空的,但是我们同时会看到直升机机体也会随着螺旋桨的旋转而快速转动起来,这样的直升机应该是没人敢坐。
其实,这涉及到了物理学中的动量矩守恒定律或者叫做角动量守恒定律。
如果没有尾桨,直升机机体就会在水平旋翼旋转产生的反作用扭矩下朝着与旋翼旋转方向相反的方向转动。
直升机尾桨的作用就在于阻止直升机机体转动。
其实单旋翼直升机的尾桨全称就叫做抗扭螺旋桨。
尾桨旋转产生的推力可以抵消水平旋翼产生的反作用扭矩从而实现直升机的航向稳定。
现在我们就知道直升机有两个螺旋桨其实是为了保证机体稳定不会发生转动。
而双旋翼直升机通过两个螺旋桨向相反方向旋转不仅可以保持稳定,相比单旋翼直升机还可以提供更大的升力,可以说是一举两得。
当然是有的,它的名字就叫做单旋翼无尾桨直升机。
这种直升机平衡反作用扭矩的方式不是利用尾桨,而是在尾梁靠近旋翼的地方安装了一台可变桨距的风扇(图片中的2)。 风扇转动起来后,可以将大部分旋翼尾流引入尾梁,如图中的1所示,然后从后方的两条缝喷出 ,气体遵循康达效应会产生一个侧向力抵消掉大约60%的反作用扭矩,如图中的678所示的那样,剩下的扭矩则由尾桨最末端的直接喷气装置来抵消。
这种直升机更安全、安静,而且因为少了一个螺旋桨,机体的振动也会减弱,乘坐起来更舒适一些。